Продолжаются научные изыскания по изучению Марса. Несколько государств намерены отправить роботизированные миссии с целью выявления следов жизни на планете в прошлом и изучения климата и литосферы. В настоящее время на Марсе действуют десять миссий: орбитальные аппараты, посадочные устройства, вездеходы и даже вертолёт Ingenuity. Будущее исследований направлено на изучение отдаленных участков планеты, включая ранее недоступные места. Среди наиболее интересных объектов для изучения – лавовые трубки, хранящие множество научных загадок.
Исследования показали, что марсианские лавовые трубки могут хранить ценные научные данные: водяной лёд и органические молекулы. Планы миссий учёных даже предусматривают размещение жилых модулей внутри этих естественных полостей для защиты астронавтов от радиации, пыльных бурь и суровых условий на поверхности планеты. Недавно команда инженеров опубликовала описание автономного марсианского дрона (MID), вдохновлённого вертолётом Ingenuity, способного находить и исследовать лавовые трубки Марса с высокой точностью.
Даниэль Бетко и Сабина Чудин, авиационные инженеры из Бухарестского политехнического университета при содействии доцента кафедры аэрокосмических наук Петрисора-Валентина Парву, провели исследование операций наведения, пилотирования и контроля для автономного дрона с использованием нейронной сети.
Первые изображения лавовых трубок на Марсе были получены орбитерами Viking с 1976 по 1980 год. Эти снимки показали много интересных особенностей, свидетельствующих о том, что Марс в прошлом был совсем другим. Среди них русла рек, бассейны и наносные отложения, указывающие на существование воды на поверхности планеты. Подтверждение этой теории пришло от последующих миссий, таких как Mars Odyssey, Mars Global Surveyor, Mars Express и Mars Reconnaissance Orbiter.
Даниэль Бетко отмечает большой интерес марсианских лавовых трубок для научного сообщества. Аналогичные структуры на Луне способны вместить базы астронавтов или даже целые города, предоставляя естественную защиту от радиации и неблагоприятных погодных условий. По его словам, «эти лавовые трубки особенно интересны для астробиологии, так как могут сохранять доказательства о существовании жизни на Марсе в прошлом и предоставить защиту от УФ-излучения. Кроме того, такие пещеры могут служить убежищем для будущих миссий Марса от микрометеоритов или для теплоизоляции».
Существуют исследования, указывающие на возможность наличия ледяной воды в марсианских лавовых трубках. Это делает их потенциальными местами для жизни марсианцев, если таковая сохранилась, например, в виде бактерий. Лавовые трубки могут служить жилыми модулями астронавтов, объектами для проведения исследований в области астробиологии и даже местом создания постоянных поселений.
Сегодня предложено много концепций миссий для изучения лавовых трубок, таких как сетевые роверы и роботы-змей. Но демонстрация возможностей вертолёта Ingenuity и его активное участие в миссии ровера Perseverance показали, что воздушные аппараты могут стать лучшим вариантом для исследования Марса.
Учёные, среди которых Бетко и его партнёры, обратили внимание на трудности изучения подповерхностных зон Марса для роверов. Ограничения двухмерного движения не позволяют эффективно проникнуть и осмотреть подземные полости. В связи с этим команда разработала проект марсианского инспекционного дрона MID, беря за основу вертолёт Ingenuity.
MID станет октокоптером с восьмью роторами. В отличие от Ingenuity, масса которого составляет 1,8 килограмма, MID весит 15 килограмм. Дрон будет оснащен научными инструментами для изучения лавовых трубок. Для автономной навигации и принятия решений без участия человека MID будет использовать искусственный интеллект и систему, основанную на данных от акселерометров, гироскопов, альтиметров и камер. Помимо этого, предусмотрена складная конфигурация для компактного хранения.
С развитием технологий все больше летательных аппаратов используют в исследованиях космоса. Например, NASA разрабатывает миссию Dragonfly, где квадрокоптер на ядерном генераторе исследует Титан – самый большой спутник Сатурна. Также рассматривают концепции солнечных самолетов для изучения облаков Венеры и отправки образцов с возвращением на поверхность планеты.
Группа исследователей разрабатывает новые возможности, например, методы одновременной локализации и картографирования (SLAM), для осмотра внутренних структур лавовых трубок. Успешная реализация этих концепций позволит исследовать лавовые трубки и углубления на Луне, Меркурии и других объектах Солнечной системы с подобными образованиями.